一水軟鋁石及其製備方法

2023-04-25 11:24:26 3

專利名稱：一水軟鋁石及其製備方法
一水軟鋁石及其製備方法
技術領域：
本發明涉及具有板狀、立方體狀、針狀等各種形態的一水軟鋁石及其製備方法。背景技術：
一水軟鋁石的化學組成由AlO(OH)或Al2O3. H2O表示，一般是將氧化鋁三水合物在空氣中進行加熱處理或水熱處理從而製備出的化學性能穩定的氧化鋁一水合物。一水軟鋁石具有作為填充到被填充物中的加強件、阻燃劑、閃光材料、耐火材料、增粘劑、潤滑材料、塗工用內填材、油墨接受材、熱傳導用·制動材用·線膨脹控制用·氣體屏障用的各種填充物等用途。而且，一水軟鋁石具有作為催化劑載體、電傳導填充物母材、耐火物材料、耐熱材料、高純度氧化鋁用·易燒結性氧化鋁用·陶瓷用·溼度傳感器用·分離膜用·過濾器用·電子元件用·螢光材料用的各種原料、吸油材、吸水材、指紋採集粉、顯色性增強材、具有板狀·立方體狀·針狀的各種形態的氧化鋁前驅物質(原料)等用途。目前已知擁有多種用途的一水軟招石具有各種形態。例如，目前已知具有板狀(薄片狀)及針狀(小纖維狀)形態的一水軟鋁石(參照專利文獻I)、具有向規定的結晶軸(a軸)方向延長的六角板狀形態的一水軟鋁石(參照專利文獻2)、具有以四角板狀為代表的多角板狀形態的一水軟鋁石(參照專利文獻3)、具有紡錘狀、針狀、鱗片狀、六角板狀、四角(正方形)板狀形態的一水軟鋁石(參照專利文獻4)等。現有技術文獻專利文獻專利文獻I :日本專利公開特開昭55-116622號公報專利文獻2 :日本專利公開特開昭60-46923號公報專利文獻3 :日本專利公開特開平5-279019號公報專利文獻4 :日本專利公開特開平4-50105號公報

發明內容發明要解決的課題但是，將以往公知的一水軟鋁石用於上述用途的情況下，存在對被填充物的填充性低、無法充分抑制被填充物的各向異性、或者比表面積小等問題。而且以往的一水軟鋁石的製備方法也存在收率低和製備時間長等問題。有鑑於此，本發明的課題在於提供一種長寬比高的一水軟鋁石、對被填充物的填充性優異能夠充分抑制被填充物的各向異性的一水軟鋁石，或者比表面積較高的一水軟鋁石。另外，本發明的課題在於提供一種收率良好，高效地製備一水軟鋁石的方法。解決課題的方案為解決上述課題，本發明提供針狀一水軟鋁石，其特徵在於在水中使氫氧化鋁與鎂、鎳、錳或鈷的醋酸鹽、甲酸鹽、丙酸鹽、硫酸鹽或硝酸鹽處於加壓狀態，在180 250°C的溫度下進行水熱合成從而得到，形成針狀，平均粒子長度為I ΙΟμπι，長寬比超過30並為90以下。本發明提供板狀一水軟鋁石，其特徵在於長寬比為10 35，比表面積為10 30m2/g。
本發明提供板狀一水軟鋁石的製備方法，在水中使選自鈣、鍶、鋇中的至少一種鹼土金屬化合物與氫氧化鋁處於加壓狀態，在150 300°C的溫度下使其發生反應，對其反應生成物進行酸處理、水洗，去除殘留鹼土金屬化合物。本發明提供六角板狀一水軟鋁石，其特徵在於形成大致六角板狀，長徑與短徑比為I I. 3，並且長寬比為40 100。本發明提供六角板狀一水軟鋁石的製備方法，其特徵在於對氫氧化鋁與硼酸或硼酸的鈉鹽、鈣鹽、或銨鹽添加選自鈉、鉀、鋇、鈣及鍶中的至少一種氫氧化物或鋁酸鹽作為pH調整劑，將pH調整為8以上的狀態下，在130 250°C的溫度下進行水熱處理。本發明提供一水軟鋁石的製備方法，其特徵在於使用壓力容器在水蒸氣環境下加熱氫氧化鋁粉的同時，進行乾式養護。本發明提供立方體狀一水軟鋁石，其特徵在於長徑為1.3 3.5μπι，長厚比(長徑/厚度)為2. 00 3. 50，長徑與短徑比(長徑/短徑)為I. 68 I. 37，短徑與厚度比(短徑/厚度)為I. 42 2. 55。本發明提供針狀一水軟鋁石的製備方法，在水中使鎂化合物與氫氧化鋁處於加壓狀態，在190 250°C的溫度下使其發生反應。本發明提供須狀金屬化合物，將鎂、錳、鎳或鋅的甲酸鹽、醋酸鹽、丙酸鹽或氫氧化物與氫氧化鋁及氫氧化鐵中的至少一種混合進行水熱處理從而製備。本發明提供須狀金屬化合物的製備方法，其特徵在於將鎂、錳、鎳或鋅的甲酸鹽、醋酸鹽、丙酸鹽或氫氧化物與氫氧化鋁及氫氧化鐵中的至少一種混合進行水熱處理。本發明提供板狀一水軟鋁石，其特徵在於外徑尺寸為2. 5 15 μ m，長寬比為100 350。本發明提供板狀一水軟鋁石的製備方法，其特徵在於對氫氧化鋁與(甲基)丙烯酸酯類的聚合物添加選自鈉、鉀、鋇、鈣及鍶中的至少一種氫氧化物或鋁酸鹽作為PH調整劑，將pH調整為8以上的狀態下，在130 250°C溫度下進行水熱處理。本發明提供圓盤狀一水軟鋁石，其特徵在於外徑尺寸為O. 5 15 μ m，長寬比為10 100，含有選自鈣、鍶、鋇及鈰中的至少一種元素。本發明提供圓盤狀一水軟鋁石的製備方法，其特徵在於將選自鈣、鍶、鋇或鈰的有機酸鹽、硝酸鹽或硫酸鹽(A)、鹼性金屬氫氧化物(B)及鹼土金屬氫氧化物(C)中的至少兩種與氫氧化鋁在130 300°C的溫度下進行水熱處理。本發明提供平板狀一水軟鋁石，其特徵在於插入有機物，該有機物是將在各自的至少一個末端中具有氫氧基的C3以上的二醇類、縮合乙二醇類、氨基醇類中的任意一種插入而形成的有機物。
具體實施方式
以下結合實施例，進一步闡述本發明。〔實施例I 實施例3〕
實施例I 實施例3是將下列化合物按照規定的比例混合，與水一起填充到高壓處理器內進行水熱合成。水熱合成是通過在靜置後按照80°C /小時的升溫速度加熱至205°C，保持其溫度和壓力10小時進行的。反應結束後，自然冷卻反應液，通過過濾來收集反應生成物。水洗此反應生成物，在105°C的溫度下使其乾燥，從而得到分別具有權利要求1、2所述的特性的針狀一水軟鋁石。實施例I :硫酸鎂23mol %、氫氧化鋁IOOmol %實施例2 :醋酸鎳58mol %、氫氧化鋁IOOmol %實施例3 :醋酸鋅58mol %、氫氧化鋁IOOmol %〔實施例4 實施例8〕實施例4 實施例8是將下列化合物按照規定的比例混合，與5000g水一起填充到高壓處理器內，使高壓處理器內為加壓狀態並靜置混合液，以200°C /小時的升溫速度加熱至200°C。將此溫度保持12小時使高壓處理器內的混合液發生反應。接下來，通過將反應後的混合液自然冷卻，過濾此混合液得到反應生成物。對此反應生成物進行酸處理後經過水洗，將含水的反應生成物在105°C下進行乾燥，得到具有權利要求3所述的特性的板狀一水軟招石。
除了實施例4以外，均將加熱溫度設為170°C。
實施例4實施例5實施例6實施例7實施例8
氫氧化鋇八水合物337g、氫氧化招IOOOg氫氧化鋇八水合物337g、氫氧化鋁1000g、氫氧化鈉30g氫氧化鈣79g、氫氧化鋁IOOOg氫氧化1丐55g、硫酸I丐44g、氫氧化招IOOOg:氫氧化銀八水合物283g、氫氧化招IOOOg〔實施例9 實施例10、比較例I〕
實施例9、10、比較例I是將下列化合物按照規定的比例混合，與39. Okg水一起填充到高壓處理器內並將高壓處理器內的溫度設定為170°C。將此溫度保持10小時，在自然產生的壓力下靜置使高壓處理器內的反應原料發生反應，水洗、過濾、乾燥反應後的生成物，得到具有權利要求6所述的特性的六角板狀一水軟鋁石(比較例I除外)。比較例I是長寬比為30的六角板狀一水軟鋁石。實施例9:硼酸2.5mol、氫氧化鈉(pH調整劑)25mol、氫氧化鋁(平均粒徑O. 5 μ m)IOOmol實施例10 :硼酸2. Omol、偏鋁酸鈉(NaA102、pH調整劑)25mol、氫氧化鋁(平均粒徑 2. 5 μ m) IOOmol比較例I :氫氧化鈉(pH調整劑)25mol、氫氧化鋁(平均粒徑O. 5 μ m) IOOmol〔實施例11 13〕實施例11 13是將下列粒徑不同的Ikg氫氧化鋁粉填充到容器中，使用高壓處理器在飽和狀態的水蒸氣環境下，在下列溫度下加熱I 10小時的同時進行乾式養護。養護後自然放置冷卻高壓處理器，在130°C下使其乾燥，通過權利要求9 11所述的方法得到板狀一水軟鋁石。與通過溼式養護製備一水軟鋁石相比，通過乾式養護製備一水軟鋁石的製備時間更短。此外，乾式養護意味著在起始原料的氫氧化鋁中不添加水而是保持粉狀進行養
6護。另外，溼式養護作為乾式養護的反義詞，是指在氫氧化鋁中添加水而成為糊狀(液狀)進行養護。實施例11 :平均粒徑O. 8 μ m的氫氧化鋁、170°C實施例12 :平均粒徑2 μ m的氫氧化鋁、170°C實施例13 :平均粒徑O. 8 μ m的氫氧化鋁、150°C〔實施例14〕實施例14是將IOOg氫氧化鋁與300g水(水比為3)充分混合後，放入高壓處理器內，在自然產生的壓力(約900kPa)下，在180°C下進行12小時水熱處理後，將生成物進行脫水、乾燥，得到具有權利要求12所述的特性的立方體狀一水軟鋁石。〔實施例15 實施例17〕實施例15 實施例17是將下列化合物與水按照規定的比例放入高壓處理器內進行混合。在將此混合液以150rpm的轉數進行攪拌的同時，以80°C /小時的升溫速度加熱至205°C，保持此溫度和壓力5小時使高壓處理器內的混合液發生反應。停止攪拌，自然冷卻反應液後，通過過濾來收集反應生成物。水洗該反應生成物，在105°C的溫度下使其乾燥，從而通過權利要求14、15所述的方法得到白色的針狀一水軟鋁石。根據該製備方法，能夠提高收率並高效地製備出針狀一水軟鋁石。此外，實施例16不攪拌混合液而讓其靜置，加熱至215°C，保持10小時。另外，實施例17加熱至190 0C ο實施例15 :醋酸鎂四水合物O. 92kg、氫氧化鋁2. 0kg、水4. Okg實施例16 :醋酸鎂四水合物O. 69kg、醋酸鈣O. 37kg、氫氧化鋁2. 0kg、水5. Okg實施例17 :醋酸鎂四水合物O. 92kg、氫氧化鋁(平均粒徑10 μ m) 2. 0kg、水4. Okg〔實施例18 實施例22〕實施例18 實施例22是將下列化合物按照規定的比例混合併在200°C的溫度下進行48小時水熱處理，得到權利要求16所述的須狀一水軟鋁石(須狀金屬化合物)。另外，在1000°C的溫度下燒結該一水軟鋁石I小時，得到權利要求18所述的MgAl2O3(須狀金屬複合氧化物)與氧化鋁的混合物。此外，須狀金屬化合物是將氫氧化鋁及氫氧化鐵中的至少一種與有機酸金屬化合物混合進行水熱處理時生成的反應生成物，稱為具有須狀形態的A100H( —水軟鋁石)或FeOOH0實施例18 :醋酸鎂23. Imol、氫氧化鋁(粒子尺寸I μ m) IOOmol實施例19 甲酸鎂57. 8mol、氫氧化招(粒子尺寸I μ m) IOOmol實施例20 :醋酸錳23. Imol、氫氧化鋁(粒子尺寸I μ m) IOOmol實施例21 :丙酸鎳57. 8mol、氫氧化鋁(粒子尺寸I μ m) IOOmol實施例22 :醋酸鋅23. Imol、氫氧化鋁(粒子尺寸I μ m) IOOmol〔實施例23、比較例2〕實施例23及比較例2將下列化合物按照規定的比例與39. Okg水一起填充到高壓處理器內並將高壓處理器內的溫度設定為170°C。保持此溫度10小時，在自然產生的壓力下靜置使高壓處理器內的反應原料發生反應，水洗、過濾、乾燥反應後的生成物，得到具有權利要求20所述的特性的板狀一水軟鋁石(比較例2除外)。比較例2是長寬比為50的
7板狀一水軟招石。實施例23 :氫氧化鋁(平均粒徑O. 5 μ m)) IOOmol、丙烯酸酯共聚物(昭和高分子制；AE-710W)50重量％、氫氧化鈉(pH調整劑)25mol比較例2 :氫氧化鋁(平均粒徑O. 5 μ m) lOOmol、磷酸銨O. 5重量％、氫氧化鋁(pH調整劑)25mol〔實施例24 實施例29〕實施例24 實施例29將下列化合物按照規定的比例與39. Okg水一起填充到高壓處理器內，將高壓處理器內的溫度設定為170°C。保持此溫度10小時，在自然產生的壓力下靜置使高壓處理器內的反應原料發生反應，水洗、過濾、乾燥反應後的生成物，得到具有權利要求22所述的特性的圓盤狀一水軟鋁石。
7. 8mol11. Imol
3. 3mol11. Imol
5. 6mol
實施例24 :醋酸韓8. 3mol、氫氧化招(平均粒子徑3 μ m) lOOmol、氫氧化鈉4. 2mol實施例25 :醋酸鈣11. lmol、氫氧化鋁(平均粒子徑3 μ m) IOOmol、氫氧化鈣
實施例26 :氫氧化鈉5. 6mol、氫氧化鋁
實施例27 :醋酸鍶11. lmol、氫氧化鋁
實施例28 :硝酸鈣11. lmol、氫氧化鋁、氫氧化鈣I. 6mol
實施例29 甲酸鈣11. lmol、氫氧化鋁
(平均粒子徑3 μ m) lOOmol、氫氧化鈣(平均粒子徑3 μ m) I OOmo I、氫氧化鍶(平均粒子徑3 μ m) lOOmol、氫氧化鈉(平均粒子徑3 μ m) IOOmol、氫氧化鉀
〔實施例30〕
實施例30在167毫mol甲醯胺的存在下，將64毫mol氫氧化鋁與98. 6毫mol 1，2-丙二醇使用高壓處理器在200°C溫度下進行20小時加熱處理。之後用蒸餾水和乙醇依次清洗得到的試料，在120°C的空氣浴中乾燥2小時，從而得到插入有機物的具有權利要求24所述的特性的平板狀一水軟鋁石。
8
權利要求
1.一種針狀一水軟鋁石，其特徵在於在水中使氫氧化鋁與鎂、鎳、錳或鈷的醋酸鹽、甲酸鹽、丙酸鹽、硫酸鹽或硝酸鹽處於加壓狀態，在180 250°C的溫度下進行水熱合成從而得到，為針狀，平均粒子長度為I 10 μ m,長寬比超過30並為90以下。
2.根據權利要求I所述的針狀一水軟鋁石，其特徵在於所述鎂、鎳、錳或鈷的醋酸鹽、甲酸鹽、丙酸鹽、硫酸鹽或硝酸鹽與氫氧化鋁的混合比例按照摩爾比為I : 0.5 I : 40進行水熱合成。
3.一種板狀一水軟鋁石，其特徵在於長寬比為10 35，比表面積為10 30m2/g。
4.一種製備權利要求3所述的板狀一水軟鋁石的製備方法，其特徵在於在水中使選自鈣、鍶、鋇中的至少一種鹼土金屬化合物與氫氧化鋁處於加壓狀態，在150 300°C的溫度下使其發生反應，對其反應生成物進行酸處理、水洗，去除殘留鹼土金屬化合物。
5.根據權利要求4所述的板狀一水軟鋁石的製備方法，其特徵在於所述鹼土金屬化·合物為選自氫氧化物、氧化物、氯化物、硫酸鹽及有機酸鹽中的至少一種化合物。
6.一種六角板狀一水軟鋁石,其特徵在於形成大致六角板狀,長徑與短徑比為I I.3，並且長寬比為40 100。
7.一種製備權利要求6所述的六角板狀一水軟招石的製備方法,其特徵在於對氫氧化鋁與硼酸或硼酸的鈉鹽、鈣鹽、或銨鹽，添加選自鈉、鉀、鋇、鈣及鍶中的至少一種氫氧化物或鋁酸鹽作為pH調整劑，將pH調整為8以上的狀態下，在130 250°C的溫度下進行水熱處理。
8.一種製備權利要求6所述的六角板狀一水軟招石的製備方法,其特徵在於對氫氧化鋁與硝酸、醋酸、甲酸、丙酸、硫酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、聚丙烯酸或這些酸的鈉鹽、鈣鹽、或銨鹽，添加選自鈉、鉀、鋇、鈣及鍶中的至少一種氫氧化物或鋁酸鹽作為PH調整劑，將pH調整為8以上的狀態下，在130 250°C的溫度下進行水熱處理。
9.一種一水軟招石的製備方法,其特徵在於使用壓力容器在水蒸氣環境下加熱氫氧化鋁粉的同時進行乾式養護。
10.根據權利要求9所述的一水軟鋁石的製備方法，其特徵在於製備的一水軟鋁石為板狀。
11.根據權利要求9或權利要求10所述的一水軟鋁石的製備方法，其特徵在於加熱溫度為140 300°C。
12.—種立方體狀一水軟鋁石，其特徵在於長徑為1.3 3.5μπκ長厚比(長徑/厚度)為2. 00 3. 50、長徑與短徑比(長徑/短徑)為I. 68 I. 37、短徑與厚度比(短徑/厚度)為I. 42 2. 55。
13.一種製備權利要求12所述的立方體狀一水軟鋁石的製備方法，其特徵在於預先設定水比使生成一水軟鋁石後的反應濾液中含有的鈉離子濃度為O. 001 O. 100質量將氫氧化鋁作為原料進行水熱合成。
14.一種針狀一水軟鋁石的製備方法，其特徵在於在水中使鎂化合物與氫氧化鋁處於加壓狀態，在190 250°C的溫度下使其發生反應。
15.根據權利要求14所述的針狀一水軟鋁石的製備方法，其特徵在於所述鎂化合物為選自醋酸鎂、氫氧化鎂及硼酸鎂中的至少一種化合物。
16.一種須狀金屬化合物，其特徵在於通過將鎂、錳、鎳或鋅的甲酸鹽、醋酸鹽、丙酸鹽或氫氧化物與氫氧化鋁及氫氧化鐵中的至少一種混合進行水熱處理而製備。
17.一種製備權利要求16所述的須狀金屬化合物的製備方法，其特徵在於將鎂、錳、鎳或鋅的甲酸鹽、醋酸鹽、丙酸鹽或氫氧化物與氫氧化鋁及氫氧化鐵中的至少一種混合進行水熱處理。
18.一種須狀金屬複合氧化物，其特徵在於以下列結構式(I)所表示，含有尖晶石型構造，AB2_xCx04 …⑴ (式中，A表示鎂、猛、鎳或鋅原子,B表示鐵原子,C表示招原子,X的範圍為0<x<2)。
19.一種須狀金屬複合氧化物的製備方法，其特徵在於在500 1600°C的溫度下燒結權利要求16的須狀金屬化合物。·
20.一種板狀一水軟鋁石，其特徵在於外徑尺寸為2. 5 15 μ m，長寬比為100 350。
21.一種製備權利要求20所述的板狀一水軟鋁石的製備方法，其特徵在於對氫氧化鋁與(甲基)丙烯酸酯類的聚合物，添加選自鈉、鉀、鋇、鈣及鍶中的至少一種氫氧化物或鋁酸鹽作為PH調整劑，將pH調整為8以上的狀態下，在130 250°C的溫度下進行水熱處理。
22.—種圓盤狀一水軟鋁石，其特徵在於外徑尺寸為O. 5 15μπι，長寬比為10 100，含有選自鈣、鍶、鋇及鈰中的至少一種元素。
23.一種製備權利要求22所述的圓盤狀一水軟鋁石的製備方法，其特徵在於將選自鈣、鍶、鋇或鈰的有機酸鹽、硝酸鹽或硫酸鹽(A)、鹼性金屬氫氧化物(B)及鹼土金屬氫氧化物(C)中的至少兩種與氫氧化鋁在130 300°C的溫度下進行水熱處理。
24.一種平板狀一水軟鋁石，其特徵在於插入有機物，該有機物是將各自的至少一個末端中具有氫氧基的C3以上的二醇類、縮合乙二醇類、氨基醇類的任意一種插入而形成的有機物。
25.一種製備權利要求24所述的平板狀一水軟鋁石的製備方法，其特徵在於插入有機物，該有機物是在具有高介電常數的溶劑中對氫氧化鋁與各自的至少一個末端中具有C3以上的氫氧基的二醇類、縮合乙二醇類、氨基醇類中的任意一種進行熱處理的有機物。
全文摘要
本發明的課題在於提供一種長寬比高的一水軟鋁石、對被填充物的填充性優異能夠充分抑制被填充物的各向異性的一水軟鋁石、或者比表面積較高的一水軟鋁石。另外，本發明的課題在於提供一種收率良好，高效地製備一水軟鋁石的方法。本發明涉及一種針狀一水軟鋁石，其特徵在於在水中使氫氧化鋁與鎂、鎳、錳或鈷的醋酸鹽、甲酸鹽、丙酸鹽、硫酸鹽或硝酸鹽處於加壓狀態，在180～250℃的溫度下進行水熱合成從而得到，形成針狀、平均粒子長度為1～10μm，長寬比超過30並為90以下。
文檔編號C01F7/02GK102923740SQ20111022557
公開日2013年2月13日 申請日期2011年8月8日 優先權日2011年8月8日
發明者木戶健二, 滿仲宏文, 木方宏和, 岡田順久 申請人:河合石灰工業株式會社